国立エネルギー研究科学計算センター（NERSC）とローレンス・バークレー国立研究所（LBNL）の研究者による新しい分析によると、量子コンピュータは今後10年以内に、米国エネルギー省（DOE）の科学的作業負荷において、理論的な可能性から実用的なツールへと移行する可能性があると予測しています。arXivに掲載されたこの研究では、量子マシンで重要な科学的問題を解決するために必要なリソースが減少する一方、10の量子コンピュータ企業のハードウェア性能は向上すると予測されています。
この報告書はNERSCの科学的作業負荷を調査し、現在のコンピュート・サイクルの半分以上が、量子コンピュータが適用可能な材料科学、量子化学、高エネルギー物理学の分野で消費されていることを明らかにしました。研究者によると、材料科学の問題が「量子優位性」に最も近づいており、量子化学は成熟したテストベッドとして注目されています。しかし、高エネルギー物理学は最も要求の厳しい分野であり、量子デバイスが競合できるようになるまでには、誤り訂正の大幅な進歩が必要です。
この研究では、システムが年間に実行できる完全な科学的ワークフローの数を捉えることで、システムの実用的なスループットを測定する新しい指標「持続的量子システム性能（SQSP）」を提案しています。研究者たちは、超伝導、イオントラップ、中性原子プラットフォームにまたがる企業の公開ロードマップを確認し、今後10年間で指数関数的なスケーリングが予測されることを発見しました。この分析によると、ハードウェア性能と科学的ニーズの収束が5年から10年以内に起こる可能性があります。
報告書では、キュビット数が予測通りに増加したとしても、実行時間が制限要因として残ると指摘しています。また、ベンダーのロードマップは意欲的であり、一部のマイルストーンはまだ実証されていないと警告しています。ダーン・キャンプス、エルマル・ラパイ、キャサリン・クリムコ、ニコラス・J・ライトを含む研究著者らは、量子コンピューティングの可能性を最大限に引き出すためには、アルゴリズムと誤り訂正スキームの継続的な進歩、およびHPCと量子コンピュータの緊密な結合が必要であることを強調しています。
2025年9月20日
